一、首先介紹一下單例模式：?
??? 單例模式（Singleton），也叫單子模式，是一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式。在應(yīng)用這個(gè)模式時(shí)，單例對(duì)象的類必須保證只有一個(gè)實(shí)例存在。許多時(shí)候整個(gè)系統(tǒng)只需要擁有一個(gè)的全局對(duì)象，這樣有利于我們協(xié)調(diào)系統(tǒng)整體的行為。比如在某個(gè)服務(wù)器程序中，該服務(wù)器的配置信息存放在一個(gè)文件中，這些配置數(shù)據(jù)由一個(gè)單例對(duì)象統(tǒng)一讀取，然后服務(wù)進(jìn)程中的其他對(duì)象再通過(guò)這個(gè)單例對(duì)象獲取這些配置信息。這種方式簡(jiǎn)化了在復(fù)雜環(huán)境下的配置管理。?

實(shí)現(xiàn)單例模式的思路是：?
??? 一個(gè)類能返回對(duì)象一個(gè)引用(永遠(yuǎn)是同一個(gè))和一個(gè)獲得該實(shí)例的方法（必須是靜態(tài)方法，通常使用getInstance這個(gè)名 稱）；當(dāng)我們調(diào)用這個(gè)方法時(shí)，如果類持有的引用不為空就返回這個(gè)引用，如果類保持的引用為空就創(chuàng)建該類的實(shí)例并將實(shí)例的引用賦予該類保持的引用；同時(shí)我們 還將該類的構(gòu)造函數(shù)定義為私有方法，這樣其他處的代碼就無(wú)法通過(guò)調(diào)用該類的構(gòu)造函數(shù)來(lái)實(shí)例化該類的對(duì)象，只有通過(guò)該類提供的靜態(tài)方法來(lái)得到該類的唯一實(shí)例。?

需要注意的地方：?
??? 單例模式在多線程的 應(yīng)用場(chǎng)合下必須小心使用。如果當(dāng)唯一實(shí)例尚未創(chuàng)建時(shí)，有兩個(gè)線程同時(shí)調(diào)用創(chuàng)建方法，那么它們同時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到唯一實(shí)例的存在，從而同時(shí)各自創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)例， 這樣就有兩個(gè)實(shí)例被構(gòu)造出來(lái)，從而違反了單例模式中實(shí)例唯一的原則。 解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是為指示類是否已經(jīng)實(shí)例化的變量提供一個(gè)互斥鎖(雖然這樣會(huì)降低效率)。

因程序需要，有時(shí)我們只需要某個(gè)類同時(shí)保留一個(gè)對(duì)象，不希望有更多對(duì)象，此時(shí)，我們則應(yīng)考慮單例模式的設(shè)計(jì)。

二. 單例模式的特點(diǎn)

1. 單例模式只能有一個(gè)實(shí)例。

2. 單例類必須創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。

3. 單例類必須向其他對(duì)象提供這一實(shí)例。

三. 單例模式VS靜態(tài)類

在知道了什么是單例模式后，我想你一定會(huì)想到靜態(tài)類，“既然只使用一個(gè)對(duì)象，為何不干脆使用靜態(tài)類？”，這里我會(huì)將單例模式和靜態(tài)類進(jìn)行一個(gè)比較。

1. 單例可以繼承和被繼承，方法可以被override，而靜態(tài)方法不可以。

2. 靜態(tài)方法中產(chǎn)生的對(duì)象會(huì)在執(zhí)行后被釋放，進(jìn)而被GC清理，不會(huì)一直存在于內(nèi)存中。

3. 靜態(tài)類會(huì)在第一次運(yùn)行時(shí)初始化，單例模式可以有其他的選擇，即可以延遲加載。

4. 基于2， 3條，由于單例對(duì)象往往存在于DAO層（例如sessionFactory），如果反復(fù)的初始化和釋放，則會(huì)占用很多資源，而使用單例模式將其常駐于內(nèi)存可以更加節(jié)約資源。

5. 靜態(tài)方法有更高的訪問(wèn)效率。

6. 單例模式很容易被測(cè)試。

幾個(gè)關(guān)于靜態(tài)類的誤解：

誤解一：靜態(tài)方法常駐內(nèi)存而實(shí)例方法不是。

實(shí)際上，特殊編寫(xiě)的實(shí)例方法可以常駐內(nèi)存，而靜態(tài)方法需要不斷初始化和釋放。

誤解二：靜態(tài)方法在堆(heap)上，實(shí)例方法在棧(stack)上。

實(shí)際上，都是加載到特殊的不可寫(xiě)的代碼內(nèi)存區(qū)域中。

靜態(tài)類和單例模式情景的選擇：

情景一：不需要維持任何狀態(tài)，僅僅用于全局訪問(wèn)，此時(shí)更適合使用靜態(tài)類。

情景二：需要維持一些特定的狀態(tài)，此時(shí)更適合使用單例模式。

四. 單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：?
??? 1.在單例模式中，活動(dòng)的單例只有一個(gè)實(shí)例，對(duì)單例類的所有實(shí)例化得到的都是相同的一個(gè)實(shí)例。這樣就 防止其它對(duì)象對(duì)自己的實(shí)例化，確保所有的對(duì)象都訪問(wèn)一個(gè)實(shí)例?
??? 2.單例模式具有一定的伸縮性，類自己來(lái)控制實(shí)例化進(jìn)程，類就在改變實(shí)例化進(jìn)程上有相應(yīng)的伸縮性。?
??? 3.提供了對(duì)唯一實(shí)例的受控訪問(wèn)。?
??? 4.由于在系統(tǒng)內(nèi)存中只存在一個(gè)對(duì)象，因此可以 節(jié)約系統(tǒng)資源，當(dāng) 需要頻繁創(chuàng)建和銷毀的對(duì)象時(shí)單例模式無(wú)疑可以提高系統(tǒng)的性能。?
??? 5.允許可變數(shù)目的實(shí)例。?
??? 6.避免對(duì)共享資源的多重占用。?
缺點(diǎn)：?
??? 1.不適用于變化的對(duì)象，如果同一類型的對(duì)象總是要在不同的用例場(chǎng)景發(fā)生變化，單例就會(huì)引起數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，不能保存彼此的狀態(tài)。?
??? 2.由于單利模式中沒(méi)有抽象層，因此單例類的擴(kuò)展有很大的困難。?
??? 3.單例類的職責(zé)過(guò)重，在一定程度上違背了“單一職責(zé)原則”。?
??? 4.濫用單例將帶來(lái)一些負(fù)面問(wèn)題，如為了節(jié)省資源將數(shù)據(jù)庫(kù)連接池對(duì)象設(shè)計(jì)為的單例類，可能會(huì)導(dǎo)致共享連接池對(duì)象的程序過(guò)多而出現(xiàn)連接池溢出；如果實(shí)例化的對(duì)象長(zhǎng)時(shí)間不被利用，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為是垃圾而被回收，這將導(dǎo)致對(duì)象狀態(tài)的丟失。?
使用注意事項(xiàng)：?
??? 1.使用時(shí)不能用反射模式創(chuàng)建單例，否則會(huì)實(shí)例化一個(gè)新的對(duì)象?
??? 2.使用懶單例模式時(shí)注意線程安全問(wèn)題?
??? 3.餓單例模式和懶單例模式構(gòu)造方法都是私有的，因而是不能被繼承的，有些單例模式可以被繼承（如登記式模式）?
適用場(chǎng)景：?
??? 單例模式只允許創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，因此節(jié)省內(nèi)存，加快對(duì)象訪問(wèn)速度，因此對(duì)象需要被公用的場(chǎng)合適合使用，如多個(gè)模塊使用同一個(gè)數(shù)據(jù)源連接對(duì)象等等。如：?
??? 1.需要頻繁實(shí)例化然后銷毀的對(duì)象。?
??? 2.創(chuàng)建對(duì)象時(shí)耗時(shí)過(guò)多或者耗資源過(guò)多，但又經(jīng)常用到的對(duì)象。?
??? 3.有狀態(tài)的工具類對(duì)象。?
??? 4.頻繁訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或文件的對(duì)象。?
以下都是單例模式的經(jīng)典使用場(chǎng)景：?
??? 1.資源共享的情況下，避免由于資源操作時(shí)導(dǎo)致的性能或損耗等。如上述中的日志文件，應(yīng)用配置。?
??? 2.控制資源的情況下，方便資源之間的互相通信。如線程池等。?
應(yīng)用場(chǎng)景舉例：?
??? 1.外部資源：每臺(tái)計(jì)算機(jī)有若干個(gè)打印機(jī)，但只能有一個(gè)PrinterSpooler，以避免兩個(gè)打印作業(yè)同時(shí)輸出到打印機(jī)。內(nèi)部資源：大多數(shù)軟件都有一個(gè)（或多個(gè)）屬性文件存放系統(tǒng)配置，這樣的系統(tǒng)應(yīng)該有一個(gè)對(duì)象管理這些屬性文件?
??? 2. Windows的Task Manager（任務(wù)管理器）就是很典型的單例模式（這個(gè)很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打開(kāi)兩個(gè)windows task manager嗎？ 不信你自己試試看哦~?
??? 3. windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的單例應(yīng)用。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，回收站一直維護(hù)著僅有的一個(gè)實(shí)例。?
??? 4. 網(wǎng)站的計(jì)數(shù)器，一般也是采用單例模式實(shí)現(xiàn)，否則難以同步。?
??? 5. 應(yīng)用程序的日志應(yīng)用，一般都何用單例模式實(shí)現(xiàn)，這一般是由于共享的日志文件一直處于打開(kāi)狀態(tài)，因?yàn)橹荒苡幸粋€(gè)實(shí)例去操作，否則內(nèi)容不好追加。?
??? 6. Web應(yīng)用的配置對(duì)象的讀取，一般也應(yīng)用單例模式，這個(gè)是由于配置文件是共享的資源。?
??? 7. 數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的設(shè)計(jì)一般也是采用單例模式，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)連接是一種數(shù)據(jù)庫(kù)資源。數(shù)據(jù)庫(kù)軟件系統(tǒng)中使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，主要是節(jié)省打開(kāi)或者關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)連接所引起的效率損耗，這種效率上的損耗還是非常昂貴的，因?yàn)楹斡脝卫Ｊ絹?lái)維護(hù)，就可以大大降低這種損耗。?
??? 8. 多線程的線程池的設(shè)計(jì)一般也是采用單例模式，這是由于線程池要方便對(duì)池中的線程進(jìn)行控制。?
??? 9. 操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)，也是大的單例模式實(shí)現(xiàn)的具體例子，一個(gè)操作系統(tǒng)只能有一個(gè)文件系統(tǒng)。?
??? 10. HttpApplication 也是單位例的典型應(yīng)用。熟悉ASP.Net(IIS)的整個(gè)請(qǐng)求生命周期的人應(yīng)該知道HttpApplication也是單例模式，所有的HttpModule都共享一個(gè)HttpApplication實(shí)例.?
　　?
實(shí)現(xiàn)單利模式的原則和過(guò)程：?
??? 1.單例模式：確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，自行實(shí)例化并向系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例?
??? 2.單例模式分類：餓單例模式（類加載時(shí)實(shí)例化一個(gè)對(duì)象給自己的引用），懶單例模式（調(diào)用取得實(shí)例的方法如getInstance時(shí)才會(huì)實(shí)例化對(duì)象）（java中餓單例模式性能優(yōu)于懶單例模式，c++中一般使用懶單例模式）?
??? 3.單例模式要素：?
??????? a.私有構(gòu)造方法?
??????? b.私有靜態(tài)引用指向自己實(shí)例?
??????? c.以自己實(shí)例為返回值的公有靜態(tài)方法

?代碼的實(shí)現(xiàn)：

1. 懶漢模式

/**
* 類同步
*/
public class SingletonDemo {private static SingletonDemo instance;private SingletonDemo(){}public static SingletonDemo getInstance(){if(instance==null){instance=new SingletonDemo();}return instance;} }

/**
* 方法同步
*/
@Component
public class LazySingleton {

private static LazySingleton lazySingleton = null;

public static LazySingleton getInstance(){
if (lazySingleton == null){
synchronized (LazySingleton.class){ // 獲得對(duì)象鎖，然后鎖住這一段代碼
/**
* 在synchronized中的if判斷是為了防止多個(gè)線程湊巧同時(shí)第一次調(diào)用getInstance，
* 它們都會(huì)去進(jìn)入synchronized塊中，因?yàn)閚ew一個(gè)這玩意需要很多資源，所以讓它們?cè)倥抨?duì)后再判斷一次。
*/
if (lazySingleton == null){
lazySingleton = new LazySingleton();
}
}
}
return lazySingleton;
}

private LazySingleton(){
System.out.println("================================ 懶漢單利模式");
}

} ?

如上，通過(guò)提供一個(gè)靜態(tài)的對(duì)象instance，利用private權(quán)限的構(gòu)造方法和getInstance()方法來(lái)給予訪問(wèn)者一個(gè)單例。

缺點(diǎn)是，沒(méi)有考慮到線程安全，可能存在多個(gè)訪問(wèn)者同時(shí)訪問(wèn)，并同時(shí)構(gòu)造了多個(gè)對(duì)象的問(wèn)題。之所以叫做懶漢模式，主要是因?yàn)榇朔N方法可以非常明顯的lazy loading。

針對(duì)懶漢模式線程不安全的問(wèn)題，我們自然想到了，在getInstance()方法前加鎖，于是就有了第二種實(shí)現(xiàn)。

2.線程安全的懶漢模式

public class SingletonDemo {private static SingletonDemo instance;private SingletonDemo(){}public static synchronized SingletonDemo getInstance(){if(instance==null){instance=new SingletonDemo();}return instance;} }

然而并發(fā)其實(shí)是一種特殊情況，大多時(shí)候這個(gè)鎖占用的額外資源都浪費(fèi)了，這種打補(bǔ)丁方式寫(xiě)出來(lái)的結(jié)構(gòu)效率很低。

3. 餓漢模式

/*** 餓漢式單例模式* Created by Ulegal on 2017/11/29.*/ @Component public class Singleton {/*** 設(shè)立靜態(tài)變量，直接創(chuàng)建實(shí)例*/private static final Singleton ourInstance = new Singleton();/*** 開(kāi)放一個(gè)公有方法，判斷是否已經(jīng)存在實(shí)例，有返回，沒(méi)有新建一個(gè)在返回* @return*/public static Singleton getInstance() {System.out.println("-->餓漢式單例模式開(kāi)始調(diào)用公有方法返回實(shí)例");return ourInstance;}/*** 私有化構(gòu)造函數(shù)*/private Singleton() {//私有化構(gòu)造函數(shù)System.out.println("-->餓漢式單例模式開(kāi)始調(diào)用構(gòu)造函數(shù)");}

直接在運(yùn)行這個(gè)類的時(shí)候進(jìn)行一次loading，之后直接訪問(wèn)。顯然，這種方法沒(méi)有起到lazy loading的效果，考慮到前面提到的和靜態(tài)類的對(duì)比，這種方法只比靜態(tài)類多了一個(gè)內(nèi)存常駐而已。

4.靜態(tài)類內(nèi)部加載

public class SingletonDemo {private static class SingletonHolder{private static SingletonDemo instance=new SingletonDemo();}private SingletonDemo(){System.out.println("Singleton has loaded");}public static SingletonDemo getInstance(){return SingletonHolder.instance;} }

使用內(nèi)部類的好處是，靜態(tài)內(nèi)部類不會(huì)在單例加載時(shí)就加載，而是在調(diào)用getInstance()方法時(shí)才進(jìn)行加載，達(dá)到了類似懶漢模式的效果，而這種方法又是線程安全的。

?

5.枚舉方法

enum SingletonDemo{INSTANCE;public void otherMethods(){System.out.println("Something");} }

Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，在我看來(lái)簡(jiǎn)直是來(lái)自神的寫(xiě)法。解決了以下三個(gè)問(wèn)題：

(1)自由序列化。

(2)保證只有一個(gè)實(shí)例。

(3)線程安全。

如果我們想調(diào)用它的方法時(shí)，僅需要以下操作：

public class Hello {public static void main(String[] args){SingletonDemo.INSTANCE.otherMethods();} }

這種充滿美感的代碼真的已經(jīng)終結(jié)了其他一切實(shí)現(xiàn)方法了。

6. 雙重校驗(yàn)鎖法

public class SingletonDemo {private volatile static SingletonDemo instance;private SingletonDemo(){System.out.println("Singleton has loaded");}public static SingletonDemo getInstance(){if(instance==null){synchronized (SingletonDemo.class){if(instance==null){instance=new SingletonDemo();}}}return instance;} }

接下來(lái)我解釋一下在并發(fā)時(shí)，雙重校驗(yàn)鎖法會(huì)有怎樣的情景：

STEP?1. 線程A訪問(wèn)getInstance()方法，因?yàn)閱卫€沒(méi)有實(shí)例化，所以進(jìn)入了鎖定塊。

STEP 2. 線程B訪問(wèn)getInstance()方法，因?yàn)閱卫€沒(méi)有實(shí)例化，得以訪問(wèn)接下來(lái)代碼塊，而接下來(lái)代碼塊已經(jīng)被線程1鎖定。

STEP 3. 線程A進(jìn)入下一判斷，因?yàn)閱卫€沒(méi)有實(shí)例化，所以進(jìn)行單例實(shí)例化，成功實(shí)例化后退出代碼塊，解除鎖定。

STEP 4. 線程B進(jìn)入接下來(lái)代碼塊，鎖定線程，進(jìn)入下一判斷，因?yàn)橐呀?jīng)實(shí)例化，退出代碼塊，解除鎖定。

STEP 5. 線程A獲取到了單例實(shí)例并返回，線程B沒(méi)有獲取到單例并返回Null。

理論上雙重校驗(yàn)鎖法是線程安全的，并且，這種方法實(shí)現(xiàn)了lazyloading。

?

餓漢模式源碼 ： https://gitee.com/xdymemory00/DanLiMoShi.git

?

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/memoryXudy/p/7929845.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 设计模式之单利模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。